化学反应与能量变化单元总结一、“串联电池”两大题型的解题攻略原电池和电解池统称为电池,将多个电池串联在一起,综合考查电化学知识是近年来高考命题的热点,该类题目能够考查考生对解题方法的掌握情况,需要考生具有缜密的思维能力及巧妙的数据处理能力。
这类题目对知识点的考查主要包括以下方面:电极名称的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、pH的变化、电解后电解质溶液的恢复及运用电子守恒处理相关数据等。
正确判断电池种类和灵活运用整个电路中各个电池工作时各电极上转移电子数目相等是解决多池“串联”试题相关问题的关键。
二、“串联”类电池的解题流程题型一:电解池与电解池的“串联”——有外接电源型与电源负极相连的是阴极,根据“电解池串联时阴、阳极交替出现”原则正推电极,也可以通过装置中某极的变化、现象反推电极。
下图装置中a、b、c、d均为Pt电极。
电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增重b>d。
符合上述实验结果的盐溶液是( )。
选项X YA MgSO4CuSO4B AgNO3Pb(NO3)2C FeSO4Al2(SO4)3D CuSO4AgNO3A项中当X为MgSO4时,b极上生成H2,电极质量不增加,错误;C项中,X为FeSO4,Y为Al2(SO4)3,b、d极上均产生气体,错误;D项中,b极上析出Cu,d极上析出Ag,其中d极质量大于b极质量,错误。
B题型二:原电池与电解池的“串联”——无外接电源型多个电池“串联”在一起,但没有外接直流电源,其中一个装置是原电池,装置中两个电极活泼性差异较大的装置为原电池,较活泼的作负极,其余均为电解池。
烧杯甲中盛有0.1 mol·L-1的H2SO4溶液,烧杯乙中盛有0.1 mol·L-1的CuCl2溶液(两种溶液均足量),装置如图所示,下列说法不正确的是( )。
．．．A.甲中Fe极质量减少,C极有气体产生B.甲为电解池,乙为原电池C.当甲烧杯中产生0.1 mol气体时,乙烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 molD.经过一段时间,乙烧杯中溶液的pH增大解析构成甲装置的是活动性不同的电极、电解质溶液,两极形成了闭合的回路,所以甲为原电池装置,且甲为乙的电解提供电能。
电极反应式分别为(烧杯甲中)C正极:2H++2e-H2↑,Fe负极:Fe-2e-Fe2+。
(烧杯乙中)阴极:Cu2++2e-Cu,阳极:2Cl--2e-Cl2↑。
烧杯乙中电解氯化铜,铜离子浓度减小,水解程度减小,pH增大。
B见《高效训练》P59宏观辨识与微观探析1、12变化观念与平衡思想5、8、9、13、17证据推理与模型认知2、3、4、5、6、7、21科学探究与创新意识科学态度与社会责任一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分)1.化学与生活、生产有着密切关系,下列叙述中正确的是( )。
A.钢铁发生析氢腐蚀时,H+得电子释放出H2,钢铁被腐蚀B.钢铁发生吸氧腐蚀时,OH-失电子释放出O2,钢铁被腐蚀C.船底镶嵌锌块,锌发生还原反应而被消耗,以保护船体D.外加电源的正极连接在海水中的钢铁闸门上,可保护闸门解析发生吸氧腐蚀时,正极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-,整个过程是吸收O2而不是释放出O2,B项错误;C项为牺牲阳极的阴极保护法,金属锌发生氧化反应,错误;D项为外加电流的阴极保护法,钢铁闸门应与外加电源的负极相连,错误。
A2.下列示意图中能构成原电池的是( )。
Cu、C均不与稀硫酸反应,A装置不能构成原电池;Al与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应,B装置能构成原电池;C装置中的导线不是盐桥,不能形成闭合回路,故不能构成原电池;D装置中缺少盐桥,不能构成原电池。
B3.某小组为研究原电池原理,设计的装置如图所示。
下列叙述正确的是( )。
A.若X为Fe,Y为Cu,铁为正极B.若X为Fe,Y为Cu,电子由铜片流向铁片C.若X为Fe,Y为C,碳棒上有红色固体析出D.若X为Cu,Y为Zn,锌片发生还原反应Fe比Cu活泼,Fe作负极,电子从Fe片流向Cu片,故A、B两项错误;若X为Fe,Y 为C,电解质溶液为硫酸铜溶液,则正极为C,上面有Cu析出,故C项正确;Zn比Cu活泼,Zn 作负极,发生氧化反应,故D项错误。
C4.研究金属桥墩腐蚀及防护是跨海建桥的重要课题。
下列有关判断中正确的是( )。
A.用装置①模拟研究时未见a上有气泡,说明铁没有被腐蚀B.②中桥墩与外加电源正极连接,能确保桥墩不被腐蚀C.③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩D.①②③中海水均是实现化学能与电能相互转化的电解质装置①是吸氧腐蚀,a极是氧气得电子生成氢氧根离子,而铁是负极,发生氧化反应,生成亚铁离子,铁被腐蚀,A项错误;金属作电解池的阴极时被保护,而桥墩与电源正极相连,是阳极,发生氧化反应,B项错误;锌比铁活泼,锌失电子,所以③中采用了牺牲阳极的阴极保护法保护桥墩,C项正确;海水是混合物,既不是电解质,也不是非电解质,D项错误。
C5.工业上由CO2和H2合成气态甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-50 kJ·mol-1。
下列表示合成甲醇的反应的能量变化示意图中正确的是( )。
由于该反应是放热反应,故排除C、D两项;由于气态产物转化为液态产物要放出能量,故排除B项。
A的是( )。
6.下列关于如图所示两个装置的叙述中不正确．．．A.c(H+)变化:①减小,②减小B.装置名称:①是电解池,②是原电池C.离子移动方向:①中H+向阴极方向移动,②中H+向正极方向移动D.①中阳极的电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,②中负极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+①中有电源,是用惰性电极电解稀硫酸的装置,为电解池,阳极上OH-放电生成氧气,阴极上氢离子放电生成氢气,阳离子移向阴极;②为锌-铜原电池,Zn为负极,正极上氢离子放电生成氢气,原电池中阳离子移向正极,B、C两项均正确。
①电解硫酸相当于电解水,硫酸浓度增大,c(H+)增大;②正极上氢离子放电生成氢气,硫酸浓度减小,c(H+)减小,故A项错误。
①中阳极上OH-放电生成氧气;②中Zn为负极,Zn-2e-Zn2+,故D项正确。
A7.下列关于电化学知识的说法正确的是( )。
A.电解饱和食盐水在阳极得到氯气,阴极得到金属钠B.电解精炼铜时,阳极减少的质量不一定等于阴极增加的质量C.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液,在阴极上依次析出Al、Fe、CuD.电解CuSO4溶液一段时间后(Cu2+未反应完),加入适量Cu(OH)2可以使溶液恢复至原状态+Cl2↑,错解析A项,电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O H2↑+2NaOH⏟阴极产物误;B项,阳极除铜放电外,比铜活泼的金属如Zn、Fe也放电,但阴极上只有Cu2+放电,正确;C 项,根据金属活动性顺序表可知,阴极上离子的放电顺序是Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Al3+,Fe2+和Al3+不放电,Fe3+得电子生成Fe2+,不会析出铁和铝,在阴极上依次生成的是亚铁离子、铜、氢气,错误;D项,电解CuSO4溶液,阴极析出Cu,阳极生成氧气,应加入CuO,错误。
B8.1,3-丁二烯和2-丁炔分别与氢气反应的热化学方程式如下:CH3CH2CH2CH3(g) ΔH=-236.6 kJ·mol-1CH3CH2CH2CH3(g) ΔH=-272.7 kJ·mol-1判断( ) 。
由此不能．．A.1,3-丁二烯和2-丁炔稳定性的相对大小B.1,3-丁二烯和2-丁炔分子储存能量的相对高低C.1,3-丁二烯和2-丁炔相互转化的热效应D.一个碳碳三键的键能与两个碳碳双键的键能之和的大小解析根据盖斯定律可知,前者减去后者即得到ΔH=+36.1 kJ·mol-1,这说明1,3-丁二烯转化为2-丁炔是吸热反应,因此在质量相等的条件下1,3-丁二烯的总能量低于2-丁炔的总能量,则1,3-丁二烯比2-丁炔稳定性强,因此A、B、C三项均正确;反应热等于断开化学键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值,但由于不能确定碳碳单键和碳氢单键键能,因此根据热化学方程式不能确定一个碳碳三键的键能与两个碳碳双键的键能之和的相对大小,D项错误。
D9.已知:①H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) ΔH1=-57.3 kJ·mol-1;②H2(g)+1O2(g)H2O(g)2ΔH2=-241.8 kJ·mol-1。
下列有关说法正确的是( )。
A.向含0.1 mol NaOH的溶液中加入一定体积的0.1 mol·L-1乙二酸,反应中的能量变化如图所示B.H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-114.6 kJ·mol-1C.氢气的标准燃烧热为241.8 kJ·mol-1D.若反应②中水为液态,则相同条件下的反应热:ΔH>ΔH2因乙二酸是弱酸,弱酸的电离平衡是一个吸热过程,故生成0.1 mol H2O(l)时放出的热量小于5.73 kJ,A项正确;Ba2+与S O42-反应生成BaSO4沉淀时也会放出热量,B项错误;水的稳定状态应该是液态,C项错误;水由气态变为液态是一个放热过程,故ΔH<ΔH2,D项错误。
A10.下面两套实验装置,都涉及金属的腐蚀,假设其中的金属块和金属丝均足量。
下列叙述正确的是( )。
A.装置Ⅰ在反应过程中只生成NO2气体B.装置Ⅱ开始阶段铁丝只发生析氢腐蚀C.装置Ⅱ在反应过程中能产生氢气D.装置Ⅰ在反应结束时溶液中的金属阳离子只有Cu2+装置Ⅰ中,铁被浓硝酸钝化,铜与浓硝酸反应,在这种条件下,铜作原电池的负极,铁作正极,反应生成红棕色的NO2,随着反应的进行,浓硝酸变为稀硝酸,随后铁作负极,Cu作正极,稀硝酸发生还原反应生成无色的NO,金属过量,故反应结束时溶液中既有Fe2+,又有Cu2+。
因为装置Ⅱ中充满氧气,一开始发生吸氧腐蚀,消耗氧气导致左边液面上升,铁与稀硫酸反应产生氢气,发生析氢腐蚀。
C11.快速充电电池的电解液为LiAlCl4-SOCl2,电池的总反应式为4LiCl+S+SO24Li+2SOCl2。
下列说法正确的是( )。
A.电池的电解液可为LiCl水溶液B.该电池放电时,负极发生还原反应C.充电时阳极反应式为4Cl-+S+SO2-4e-2SOCl2D.放电时电子从负极经外电路流向正极,再从正极经电解质溶液流向负极电池的电解液不能是水溶液,因为Li能和水发生反应,A项错误;电池放电时,负极发生氧化反应,B项错误;放电时,电子从负极经外电路流向正极,电解质溶液中是阴、阳离子的移动而不是电子的移动,D项错误。